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Anápolis Março/2018 Engenharia de Tráfego Vol. I Rone Evaldo Barbosa, Prof. Dr. rone@viaurbana.eng.br Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 1 O autor Rone Evaldo Barbosa, Prof. Dr. Doutor em Transportes pela Universidade de Brasília - UnB; Mestre em Engenharia de Transportes pela Universidade de São Paulo – USP; Especialista em Gerenciamento de Projetos e em Engenharia de Produção e Logística; Engenheiro Civil pela Universidade Estadual Paulista - UNESP; Professor e Pesquisador da Universidade Estadual de Goiás desde 1999; Conselheiro do CONTRAN – Conselho Nacional de Trânsito desde 2009; Analista de Infraestrutura do Ministério do Planejamento, Orçamento e Gestão desde 2008; Coordenador Geral de Gestão da Informação, do Ministério dos Transportes, Portos e Aviação Civil; Com mais de 20 anos de atuação na área de transportes, o Prof. Rone possui ainda experiência no desenvolvimento de estudos, projetos e consultorias no Brasil e no exterior. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 4 Sumário 1. CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TRÁFEGO RODOVIÁRIO .............................................................................. 7 1.1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................... 7 1.2. VEÍCULO ......................................................................................................................................................... 7 1.2.1. Definições do Código de Trânsito Brasileiro ........................................................................................ 7 1.2.2. Definições Importantes Relacionadas aos Veículos ............................................................................ 8 1.2.3. Veículos de Projeto ............................................................................................................................ 11 1.2.4. Fatores de Equivalência em Unidades de Veículo de Passeio ........................................................... 11 1.3. USUÁRIO ...................................................................................................................................................... 12 1.4. VIA .............................................................................................................................................................. 13 1.4.1. Classificação de Rodovias – Manual DNIT-IPR742 ............................................................................ 13 1.5. INTERFACE ENTRE OS ELEMENTOS INTEGRANTES DA CIRCULAÇÃO VIÁRIA ................................................................... 14 1.6. ASPECTOS OPERACIONAIS ................................................................................................................................ 16 1.6.1. Definições Importantes Relacionadas aos Aspectos Operacionais ................................................... 16 1.7. ÁREAS DE ATUAÇÃO DA ENGENHARIA DE TRANSPORTES ......................................................................................... 18 2. ESTUDOS E PESQUISAS DE TRÁFEGO ............................................................................................................ 19 2.1. PROCEDIMENTOS BÁSICOS ............................................................................................................................... 19 2.1.1. Definição da área de influência ........................................................................................................ 19 2.1.2. Estabelecimento de Zonas de Tráfego .............................................................................................. 19 2.1.3. Outras Informações Básicas .............................................................................................................. 20 2.1.4. Preparação da Rede Básica de Transportes ...................................................................................... 20 2.1.4.1. Tipos de Rede ................................................................................................................................................ 20 2.1.4.2. Representação Gráfica .................................................................................................................................. 21 2.1.4.3. Dados Necessários para Simulação do Tráfego ............................................................................................. 22 2.1.4.4. Exemplo de Montagem de uma Rede de Transporte .................................................................................... 23 2.1.4.5. Resultados das simulações para a situação atual e futura ............................................................................ 26 2.2. PESQUISAS VOLUMÉTRICAS .............................................................................................................................. 28 2.2.1. Métodos de Contagem ...................................................................................................................... 29 2.2.1.1. Contagens Manuais ....................................................................................................................................... 29 2.2.1.2. Contagens Automáticas ................................................................................................................................. 31 2.2.1.3. Videomonitoramento .................................................................................................................................... 31 2.2.2. Contagens em Interseções ................................................................................................................ 32 2.2.3. Contagens de Pedestres .................................................................................................................... 32 2.3. PESQUISA ORIGEM/DESTINO ............................................................................................................................. 33 2.3.1. Métodos de Pesquisa ........................................................................................................................ 33 2.4. PESQUISA DE VELOCIDADE PONTUAL .................................................................................................................. 34 2.5. PESQUISA DE VELOCIDADE E RETARDAMENTO ...................................................................................................... 35 2.6. PESQUISA DE OCUPAÇÃO DE VEÍCULOS ............................................................................................................... 35 2.7. PESAGENS DE VEÍCULOS ................................................................................................................................... 36 2.8. DETERMINAÇÃO DO TRÁFEGO ATUAL ................................................................................................................. 36 2.9. DETERMINAÇÃO DO TRÁFEGO FUTURO ............................................................................................................... 37 3. TEORIA DO FLUXO DE TRÁFEGO ................................................................................................................... 39 3.1. ABORDAGEM MACROSCÓPICA .......................................................................................................................... 39 3.1.1. Fluxo ou Volume de Tráfego ............................................................................................................. 40 3.1.2. Concentração ou Densidade ............................................................................................................. 40 3.1.3. Velocidade.........................................................................................................................................41 3.1.4. Modelos Macroscópicos de Tráfego ................................................................................................. 41 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 5 3.1.4.1. Modelo de Velocidade - Concentração ......................................................................................................... 42 3.1.4.2. Modelos de Fluxo - Concentração ................................................................................................................. 44 3.1.4.3. Modelos de Fluxo - Velocidade ..................................................................................................................... 46 3.2. ABORDAGEM MICROSCÓPICA ........................................................................................................................... 47 3.3. ABORDAGEM MESOSCÓPICA ............................................................................................................................. 48 4. ANÁLISE DE CAPACIDADE E NÍVEL DE SERVIÇO DE RODOVIAS ..................................................................... 49 4.1. HIGHWAY CAPACITY MANUAL - HCM ................................................................................................................ 49 4.1.1. Evolução Histórica do HCM ............................................................................................................... 49 4.1.2. Highway Capacity Manual 2000 ....................................................................................................... 50 4.2. CONCEITOS E DEFINIÇÕES ................................................................................................................................. 51 4.2.1. Fluxo de Veículos ............................................................................................................................... 51 4.2.2. Fator de Hora Pico - FHP ................................................................................................................... 51 4.2.3. Variações dos Volumes de Tráfego ................................................................................................... 52 4.2.3.1. Variação ao Longo do Dia – Caracterização das Horas de Pico ..................................................................... 52 4.2.3.2. Volume Horário ............................................................................................................................................. 55 4.2.3.3. Volume Horário de Projeto - VHP .................................................................................................................. 57 4.2.4. Capacidade ....................................................................................................................................... 58 4.2.5. Nível de Serviço ................................................................................................................................. 58 4.3. TIPOS DE VIAS ................................................................................................................................................ 60 4.4. RODOVIAS DE PISTA SIMPLES ............................................................................................................................ 60 4.4.1. Capacidade ....................................................................................................................................... 60 4.4.2. Condições Ideais ................................................................................................................................ 60 4.4.3. Classificação das Rodovias de Pista Simples ..................................................................................... 61 4.4.4. Níveis de Serviço ............................................................................................................................... 61 4.4.4.1. Determinação da Velocidade de Fluxo Livre (VFL) ........................................................................................ 63 4.4.4.2. Densidade de Pontos de Acessos .................................................................................................................. 65 4.4.4.3. Determinação dos Fluxos de Tráfego ............................................................................................................ 65 4.4.4.4. Determinação da Velocidade Média de Viagem (VMV) ................................................................................ 69 4.4.4.5. Determinação da Porcentagem de Tempo Gasto Seguindo (PTGS) .............................................................. 70 4.4.4.6. Determinação do Nível de Serviço ................................................................................................................ 71 4.4.4.7. Razão Volume/Capacidade ............................................................................................................................ 71 4.4.5. Níveis de Serviço por Sentido de Tráfego .......................................................................................... 72 4.4.5.1. Determinação da Velocidade de Fluxo Livre ................................................................................................. 72 4.4.5.2. Determinação dos Fluxos de Tráfego ............................................................................................................ 72 4.4.5.3. Determinação da Velocidade Média de Viagem ........................................................................................... 81 4.4.5.4. Determinação da Porcentagem de Tempo Gasto Seguindo .......................................................................... 83 4.4.5.5. Determinação do Nível de Serviço ................................................................................................................ 85 4.5. RODOVIAS COM MÚLTIPLAS FAIXAS DE TRÁFEGO .................................................................................................. 86 4.5.1. Limites de aplicação da metodologia ............................................................................................... 86 4.5.2. Condições Ideais ................................................................................................................................ 86 4.5.3. Níveis de Serviço ............................................................................................................................... 86 4.5.3.1. Determinação da Velocidade de Fluxo Livre (VFL) ........................................................................................ 88 4.5.3.2. Determinação do Fluxo ................................................................................................................................. 90 4.5.3.3. Determinação do Nível de Serviço ................................................................................................................ 94 5. EXEMPLOS DE APLICAÇÃO EM ESTUDOS DE TRÁFEGO DE RODOVIAS .......................................................... 96 5.1. ANÁLISE DA CAPACIDADE E NÍVEL DE SERVIÇO DE RODOVIAS COM O HCM-2000 ........................................................ 96 5.2. ATUALIZAÇÕES DO HCM-2010 ........................................................................................................................ 96 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 6 Lista de Figuras FIGURA 1 – EIXOS EM TANDEM E NÃO-TANDEM (DNIT, 2006). ................................................................................................. 9 FIGURA 2 – CARGA INDIVISÍVEL. ............................................................................................................................................ 9 FIGURA 3 – COMBINAÇÃO DE VEÍCULO DE CARGA. ................................................................................................................... 9 FIGURA 4 – VEÍCULO ESPECIAL. ..........................................................................................................................................10 FIGURA 5 – TIPOS DE EIXOS (DNIT, 2006). ......................................................................................................................... 10 FIGURA 6 – FATORES DE EQUIVALÊNCIA EM UNIDADES DE VEÍCULO DE PASSEIO (TRB, APUD BARBOSA, 2010). ................................. 12 FIGURA 7 - FUNÇÕES DO SISTEMA VIÁRIO (ADAPTADO DE SILVA, 2001). .................................................................................... 13 FIGURA 8 - CLASSIFICAÇÃO DE RODOVIAS – MANUAL DNIT-IPR 742. ...................................................................................... 14 FIGURA 9 - INTERFACE ENTRES OS ELEMENTOS INTEGRANTES DA CIRCULAÇÃO VIÁRIA. .................................................................... 15 FIGURA 10 - CONFLITOS DE CIRCULAÇÃO NO SISTEMA VIÁRIO. .................................................................................................. 15 FIGURA 11 - ÁREAS DE ATUAÇÃO DA ENGENHARIA DE TRANSPORTES. ......................................................................................... 18 FIGURA 12 – PROCESSO DE PLANEJAMENTO NA PRÁTICA. ........................................................................................................ 18 FIGURA 13 – EXEMPLO DE REDE VIÁRIA (DNIT, 2006). .......................................................................................................... 22 FIGURA 14 – BASE GEOGRÁFICA DE SIMULAÇÃO IMPLEMENTADA (VIA URBANA, 2015). ............................................................... 24 FIGURA 15 – LOCALIZAÇÃO DOS PONTOS DE CONTAGENS NO MODELO DE SIMULAÇÃO (VIA URBANA, 2015). ................................... 25 FIGURA 16 – VELOCIDADES DA MALHA VIÁRIA (VIA URBANA, 2015). ....................................................................................... 25 FIGURA 17 – CAPACIDADES DA MALHA VIÁRIA (VIA URBANA, 2015). ....................................................................................... 26 FIGURA 18 – CARREGAMENTO DA MALHA VIÁRIA NO ENTORNO DO EMPREENDIMENTO PARA A SITUAÇÃO ATUAL (VIA URBANA, 2015). 27 FIGURA 19 – CARREGAMENTO DA MALHA VIÁRIA NO ENTORNO DO EMPREENDIMENTO PARA A SITUAÇÃO FUTURA (VIA URBANA, 2015). ............................................................................................................................................................................ 28 FIGURA 20 – FICHA DE CONTAGEM VOLUMÉTRICA MANUAL (DNIT, 2006). ............................................................................... 30 FIGURA 21 – DIAGRAMA DE FLUXOS EM UMA INTERSEÇÃO (DNIT, 2006). ................................................................................. 32 FIGURA 22 – MEDIÇÃO DE FLUXO NUMA SEÇÃO DE VIA (SILVA, 2007). ...................................................................................... 40 FIGURA 23 – MEDIÇÃO DA DENSIDADE NUM TRECHO DE VIA (SILVA, 2007). ............................................................................... 41 FIGURA 24 – MODELO LINEAR DE VELOCIDADE-CONCENTRAÇÃO (SILVA, 2007). ......................................................................... 42 FIGURA 25 – COMPORTAMENTO OBSERVADO NA RELAÇÃO VELOCIDADE-CONCENTRAÇÃO (SILVA, 2007). ........................................ 43 FIGURA 26 – DIAGRAMA REPRESENTANDO A RELAÇÃO FLUXO-CONCENTRAÇÃO (SILVA, 2007). ...................................................... 44 FIGURA 27 – DIAGRAMA REPRESENTANDO A RELAÇÃO FLUXO-CONCENTRAÇÃO OBSERVADA EM CAMPO (SILVA, 2007). ...................... 45 FIGURA 28 – DIAGRAMA DA RELAÇÃO PARABÓLICA ENTRE VELOCIDADE E FLUXO (SILVA, 2007). ..................................................... 46 FIGURA 29 – REPRESENTAÇÃO DA ONDA CINEMÁTICA NO DIAGRAMA FUNDAMENTAL DO TRÁFEGO (SILVA, 2007). ........................... 47 FIGURA 30 – REPRESENTAÇÃO DA FORMAÇÃO E DISPERSÃO DE PELOTÕES DE VEÍCULOS AO LONGO DE UMA VIA (SILVA, 2007). ............ 48 FIGURA 31 – FLUTUAÇÃO DA VOLUMETRIA MENSAL, SEMANAL E DIÁRIA (PIETRANTONIO, 2010). ................................................... 52 FIGURA 32 – VARIAÇÕES HORÁRIAS TÍPICAS EM VIAS AMERICANAS (DNIT, 2006). ...................................................................... 54 FIGURA 33 – FLUTUAÇÃO DA VOLUMETRIA HORÁRIA (DNIT, 2006).......................................................................................... 55 FIGURA 34 – HORAS DE MAIOR UTILIZAÇÃO DA VIA (PIETRANTONIO, 2010). .............................................................................. 56 FIGURA 35 – RELAÇÃO ENTRE A HORA E O VOLUME HORÁRIO DE TRÁFEGO EM RODOVIAS NORTE-AMERICANAS (DNIT, 2006). ............ 56 FIGURA 36 – CARACTERIZAÇÃO OPERACIONAL DOS DIFERENTES NÍVEIS DE SERVIÇO (BARBOSA, 2012). ............................................ 59 FIGURA 37 – NÍVEIS DE SERVIÇO PARA RODOVIAS DE CLASSE I (DNIT, 2006). ............................................................................ 63 FIGURA 38 – CURVAS DE VARIAÇÃO DO FLUXO COM A VELOCIDADE (DNIT, 2006)....................................................................... 88 FIGURA 39 – DETERMINAÇÃO DO NÍVEL DE SERVIÇO (DNIT, 2006). ......................................................................................... 95 FIGURA 40 – DETERMINAÇÃO DO NÍVEL DE SERVIÇO (DNIT, 2006). ......................................................................................... 95 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 7 1. CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TRÁFEGO RODOVIÁRIO 1.1. Introdução Este capítulo apresenta alguns conceitos apresentados por Silva (2001), essenciais à compreensão dos métodos de análise de tráfego rodoviário, sobretudo aqueles relacionados aos estudos de capacidade e nível de serviço de rodovias. Inicialmente são destacados os elementos integrantes da circulação viária, sendo abordados a seguir, conceitos relacionados à interação entre estes elementos no sistema viário. 1.2. Veículo Os sistemas de tráfego incluem todos os tipos de veículo: automóveis, ônibus, caminhões, motocicletas, triciclos, bicicletas, carroças, bondes etc. Entretanto, é muito complexa a tarefa de estudar o veículo de uma forma tão abrangente. Para a imensa maioria dos estudos de tráfego é considerada suficiente a adoção de uma unidade veicular padrão, para a qual são convertidos os outros tipos de veículo através de fatores de conversão apropriados. Esta unidade é simbolizada por ucp (unidade de carro de passeio) que em qualquer situação corresponde ao automóvel (Silva, 2001). 1.2.1. Definições do Código de Trânsito Brasileiro De acordo com o artigo 96 da Lei nº 9.503/1997 – Código de Trânsito Brasileiro – CTB, os veículos classificam-se em: I - quanto à tração: a) automotor; b) elétrico; c) de propulsão humana; d) de tração animal; e) reboque ou semi-reboque; II - quanto à espécie: a) de passageiros: 1 - bicicleta; 2 - ciclomotor; 3 - motoneta; 4 - motocicleta; 5 - triciclo; 6 - quadriciclo; 7 - automóvel; 8 - microônibus; 9 - ônibus; 10 - bonde; 11 - reboque ou semi-reboque; 12 - charrete; b) de carga: 1 - motoneta; 2 - motocicleta; 3 - triciclo; 4 - quadriciclo; 5 - caminhonete; 6 - caminhão; 7 - reboque ou semi-reboque; 8 - carroça; 9 - carro-de- mão; c) misto: 1 - camioneta; 2 - utilitário; 3 - outros; d) de competição; e) de tração: 1 - caminhão-trator; 2 - trator de rodas; 3 - trator de esteiras; 4 - trator misto; f) especial; g) de coleção; Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 8 III - quanto à categoria: a) oficial; b) de representação diplomática, de repartições consulares de carreira ou organismos internacionais acreditados junto ao Governo brasileiro; c) particular; d) de aluguel; e) de aprendizagem. As características dos veículos, suas especificações básicas, configuração e condições essenciais para registro, licenciamento e circulação serão estabelecidas pelo Conselho Nacional de Trânsito - CONTRAN,em função de suas aplicações (art. 97 do CTB), por meio de suas resoluções1. A Portaria do Departamento Nacional de Trânsito - DENATRAN nº 63/20092 estabelece os limites regulamentares de pesos e dimensões dos veículos e as combinações de veículos de transporte de carga e de passageiros. 1.2.2. Definições Importantes Relacionadas aos Veículos Lotação - carga útil máxima incluindo o condutor e os passageiros que o veículo pode transportar, expressa em quilogramas ou toneladas para os veículos de carga; ou número de pessoas para os veículos de transportes coletivo de passageiros. Peso Bruto Total (PBT) - peso total do veículo, constituído da soma da tara mais a carga transportada. Para o PBTmax, considera-se a lotação do veículo (carga máxima). Peso Bruto Total Combinado (PBTC) - peso total de uma combinação de veículo de carga (CVC), constituído da soma da tara de toda a composição (unidade tratora + reboques e/ou semirreboques) mais a carga transportada. Para o PBTCmax, considera-se a lotação do veículo (carga máxima). Tandem - dois ou mais eixos de um veículo que constituam um conjunto integrado de suspensão, podendo quaisquer deles ser ou não motriz. Existem dois tipos de suspensão: Bogie, utilizada em veículos com tração 6X4. Balancim utilizada em veículos com tração 6X2. Nos dois modelos, os eixos trabalham em conjunto. Quando passam em alguma depressão, o primeiro eixo desce enquanto que o outro sobe (igual a uma balança) - vantagem de que sempre os pneus estão em contato com o solo. No modelo “não tandem”, os eixos são independentes e a capacidade de pesos para as duas configurações (tandem e não tandem) são diferentes. 1 Resoluções CONTRAN disponíveis em: http://www.denatran.gov.br/resolucoes.htm. 2 Portaria DENATRAN Nº 63/2009 e seus anexos disponíveis em: http://www.denatran.gov.br/download/Portarias/2009/PORTARIA_DENATRAN_63_09.pdf http://www.denatran.gov.br/download/Portarias/2009/PORTARIA_DENATRAN_63_09_ANEXOS.pdf http://www.denatran.gov.br/resolucoes.htm http://www.denatran.gov.br/download/Portarias/2009/PORTARIA_DENATRAN_63_09.pdf http://www.denatran.gov.br/download/Portarias/2009/PORTARIA_DENATRAN_63_09_ANEXOS.pdf Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 9 Figura 1 – Eixos em tandem e não-tandem (DNIT, 2006). Tara - peso próprio do veículo, acrescido dos pesos da carroçaria e equipamento, do combustível, das ferramentas e dos acessórios, da roda sobressalente, do extintor de incêndio e do fluido de arrefecimento, expresso em quilogramas ou toneladas. Carga Indivisível: a carga unitária, representada por uma única peça estrutural ou por um conjunto de peças fixadas por rebitagem, solda ou outro processo, para fins de utilização direta como peça acabada ou, ainda, como parte integrante de conjuntos estruturais de montagem ou de máquinas ou equipamentos, e que pela sua complexidade, só possa ser montada em instalações apropriadas; Figura 2 – Carga indivisível. Conjunto: a composição de veículo transportador mais a carga transportada; Combinação de Veículos de Carga (CVC): a composição de um ou mais veículos tratores, com semi-reboque(s) e/ou reboque(s); Figura 3 – Combinação de Veículo de Carga. Veículo Especial: aquele construído com características especiais e destinado ao transporte de carga indivisível e excedente em peso e/ou dimensão, incluindo-se entre esses os semi- Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 10 reboques dotados de mais de 3 (três) eixos com suspensão mecânica, assim como aquele dotado de equipamentos para a prestação de serviços especializados, que se configurem como carga permanente; Figura 4 – Veículo Especial. Comboio: o grupo constituído de 2 (dois) ou mais veículos transportadores, independentes, realizando transporte simultâneo e no mesmo sentido, separados entre si por distância mínima de 30 m (trinta metros) e máxima de 100 m (cem metros); Tipos de Eixo: A Figura 5 mostra os diferentes tipos de eixos e as respectivas características. Figura 5 – Tipos de Eixos (DNIT, 2006). Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 11 1.2.3. Veículos de Projeto Para fins de projeto é necessário examinar todos os tipos de veículos em circulação, selecionando-os em classes e estabelecendo a representatividade dos tamanhos dos veículos dentro de cada classe. A grande variedade de veículos existentes conduz à escolha, para fins práticos, de tipos representativos, que em dimensões e limitações de manobra, excedam a maioria dos de sua classe. A estes veículos é dada a designação de veículos de projeto, os quais são definidos como veículos cujo peso, dimensões e características de operação servirão de base para estabelecer os controles do projeto de rodovias e suas interseções (DNIT, 2006). O Manual de Projeto de Interseções (DNIT, 2005) classifica os veículos usuais em cinco categorias, a serem adotadas em cada caso conforme as características predominantes do tráfego: VP - Representa os veículos leves, física e operacionalmente assimiláveis ao automóvel, incluindo minivans, vans, utilitários, pick-ups e similares. CO - Representa os veículos comerciais rígidos, não articulados. Abrangem os caminhões e ônibus convencionais, normalmente de dois eixos e quatro a seis rodas. O - Representa os veículos comerciais rígidos de maiores dimensões. Entre estes incluem- se os ônibus urbanos longos, ônibus de longo percurso e de turismo, bem como caminhões longos, freqüentemente com três eixos (trucão), de maiores dimensões que o veículo CO básico. Seu comprimento aproxima-se do limite máximo legal admissível para veículos rígidos. SR - Representa os veículos comerciais articulados, compostos de uma unidade tratora simples (cavalo mecânico) e um semi-reboque. Seu comprimento aproxima-se do limite máximo legal para veículos dessa categoria. RE - Representa os veículos comerciais com reboque. É composto de uma unidade tratora simples, um semi-reboque e um reboque, freqüentemente conhecido como bitrem. Seu comprimento é o máximo permitido pela legislação. É necessário, no entanto, incluir as motocicletas e motonetas/ciclomotores e cicloelétricos (M), visto que se tratam de parcela significativa do fluxo de tráfego. 1.2.4. Fatores de Equivalência em Unidades de Veículo de Passeio Vias de características geométricas idênticas podem apresentar diferentes capacidades, pois são influenciadas também pela composição do tráfego que as utiliza. Para estudos de capacidade pode ser conveniente representar cada tipo de veículo em unidades de carro de passeio (ucp), ou seja, número equivalente de carros de passeio que exerce os mesmos efeitos na capacidade da rodovia que o veículo referido. O Highway Capacity Manual – HCM (TRB, 2000) analisa a influência dos diferentes tipos de veículos (caminhões, ônibus e veículos de recreio) de várias maneiras, em função do tipo de via, da extensão do trecho, do tipo de terreno, dos greides, do número de faixas da via, e das faixas de tráfego em estudo. Para alguns casos define equivalentes dos diversos tipos de veículos em unidades de carros de passeio, em outros utiliza a proporção desses veículos no fluxo de tráfego, ou a porcentagem representada pelos veículos pesados dentro do volume total, ou ainda considera que os resultados independem dos tipos de veículos, etc. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 12 Em face à variedade e complexidade dos problemas analisados detalhadamente pelo HCM 2000, não se pode resumir de forma prática as diferentes maneiras de considerar a composição do tráfego nos estudos de capacidade. A própria metodologia do HCM considera em seus parâmetros a equivalência veicular. Quando não há dados disponíveis que permitam uma análise mais precisa da equivalência veicular,adota-se fatores de equivalência recomendados por referências consagradas, cujos parâmetros foram obtidos a partir de pesquisas de tráfego. A portaria nº 63/2009 do DENATRAN, bem como o manual de Estudos de Tráfego do DNIT (2006) apresentam dezenas de configurações de veículos de carga e de passageiros, contudo, para fins de análise de capacidade e nível de serviço viários, é suficiente a distribuição da equivalência entre cinco categorias representativas do fluxo. A figura a seguir apresenta os fatores de equivalência adotados pela TRB - Transportation Research Board, para uma via condições ideais. Figura 6 – Fatores de equivalência em unidades de veículo de passeio (TRB, apud Barbosa, 2010). O Departamento de Transportes da Califórnia (DOT-CA)3 estabelece os fatores de equivalência para os veículos pesados em função do tipo de relevo (Tabela 1). Tabela 1 – Fatores de equivalência para veículos em unidades de veículo de passeio (DOT- CA, 2013). 1.3. Usuário São usuários dos sistemas de tráfego os ocupantes dos veículos, guiando-os ou não, e os pedestres, principalmente. Uma abordagem mais ampla incluiria também as demais pessoas que de alguma forma são afetadas pela operação do tráfego. Assim, por exemplo, seriam 3 California Department of Transportation – CALTRANS (2013). Acesso em 01/03/2016. http://www.dot.ca.gov/hq/maint/Pavement/Offices/Pavement_Engineering/LCCA_Docs/Appendix5_Aug_1_2013.pdf LEVES MOTOS/CICLOS MÉDIOS/PESADOS SEMI-REBOQUE + REBOQUE ONIBUS 1,00 0,33 1,75 2,50 2,25 PARÂMETROS DE TRÁFEGO - FATORES DE EQUIVALÊNCIA VEICULAR Tipo de Relevo Plano Ondulado Montanhoso Fator de Equivalência (E) 1,5 2,5 4,5 http://www.dot.ca.gov/hq/maint/Pavement/Offices/Pavement_Engineering/LCCA_Docs/Appendix5_Aug_1_2013.pdf Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 13 usuários de um sistema de tráfego os moradores de uma área residencial cortada por uma via que produz ruído e poluição do ar (Silva, 2001). 1.4. Via A via será entendida aqui como o espaço destinado à circulação. O conjunto estruturado de vias que servem a uma determinada região é conhecido como sistema viário e tem como funções básicas assegurar mobilidade e acessibilidade ao usuário. Os sistemas viários em geral podem ser classificados: Quanto ao ambiente: urbano e rural; Quanto à esfera administrativa ou jurisdição: federal, estadual e municipal; Classificação físico-operacional: expressa, fluxo ininterrupto e fluxo interrompido. A classificação que mais interessa ao planejamento de tráfego é a chamada classificação funcional, que determina a hierarquia do sistema viário. As categorias funcionais costumam ter ligeiras variações de acordo com o sistema de classificação. Em termos gerais, as categorias funcionais são as seguintes: Sistema arterial Sistema coletor Sistema local A Figura 7 mostra a proporção dos serviços ofertados pelas três categorias funcionais de vias, em termos de mobilidade e acessibilidade. Como pode ser observado, quanto mais alto estiver na hierarquia funcional, maior a função do sistema viário de ofertar mobilidade; quanto mais baixo, maior a função de ofertar acessibilidade. Figura 7 - Funções do sistema viário (adaptado de Silva, 2001). 1.4.1. Classificação de Rodovias – Manual DNIT-IPR742 A Figura 8 - Classificação de Rodovias – Manual DNIT-IPR 742.Figura 8 mostra algumas características físicas e operacionais para as classes de rodovias adotadas pelo DNIT, em seu Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 14 Manual de implantação básica de rodovia (IPR-742)4, aqui sistematizados por Watanabe (2016)5. Figura 8 - Classificação de Rodovias – Manual DNIT-IPR 742. 1.5. Interface entre os Elementos Integrantes da Circulação Viária Os elementos que integram a circulação viária, via de regra, tornam o sistema viário um espaço de disputa (Figura 9). Contudo, para fins de segurança viária, o próprio código de trânsito estabelece a responsabilidade dos condutores dos veículos maiores sobre os menores, e de todos eles sobre a garantia da segurança e incolumidade dos ciclistas e pedestres. 4 Instituto de Pesquisas Rodoviárias – IPR/DNIT. Manual de implantação básica de rodovia. Publicação IPR 742. http://ipr.dnit.gov.br/normas-e-manuais/manuais/documentos/742_manual_de_implantacao_basica.pdf 5 Fonte: http://www.ebanataw.com.br/trafegando/faixas.htm (Acesso: 01/04/2016) http://ipr.dnit.gov.br/normas-e-manuais/manuais/documentos/742_manual_de_implantacao_basica.pdf http://www.ebanataw.com.br/trafegando/faixas.htm Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 15 Figura 9 - Interface entres os elementos integrantes da circulação viária. A Figura 10 mostra os principais conflitos de circulação entre os elementos (veículos e pedestres6) no sistema viário. Figura 10 - Conflitos de circulação no sistema viário. 6 PMFR: Pessoas com Mobilidade Funcional Reduzida (definidas como PMR na NBR 9050/2015). Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 16 1.6. Aspectos Operacionais Algumas expressões empregadas em estudos de tráfego carecem de uma definição uniforme ou precisa de conceito. Com o objetivo de uniformizar a terminologia existente sobre a matéria, são fornecidos alguns conceitos gerais. As definições foram elaboradas apenas para os principais termos ou expressões de significado particular mencionadas no Manual de Estudos de Tráfego (DNIT, 2006) e não pretendem constituir um glossário completo. Recomenda-se a consulta ao Glossário de Termos Técnicos Rodoviários do DNIT (IPR-700)7 para outras definições. 1.6.1. Definições Importantes Relacionadas aos Aspectos Operacionais Capacidade – número máximo de veículos que pode passar por um determinado trecho homogêneo de uma via durante um período de tempo determinado, sob as condições reais predominantes na via e no tráfego. Capacidade Máxima de Tração (CMT) - máximo peso que a unidade de tração é capaz de tracionar, indicado pelo fabricante, baseado em condições sobre suas limitações de geração e multiplicação de momento de força e resistência dos elementos que compõem a transmissão. Densidade - número de veículos por unidade de comprimento da via. Espaçamento - distância entre dois veículos sucessivos, medida entre pontos de referência comuns. Fator Horário de Pico (FHP) - é o volume da hora de pico do período de tempo considerado, dividido pelo quádruplo do volume do período de quinze minutos da Hora de Pico com maior fluxo de tráfego. Intervalo de Tempo ou Headway - tempo transcorrido entre a passagem de dois veículos sucessivos por um determinado ponto. Tempo de Viagem - período de tempo durante o qual o veículo percorre um determinado trecho de via, incluindo os tempos de parada. Velocidade - relação entre o espaço percorrido por um veículo (d) e o tempo gasto em percorrê-lo (t). Se chamamos de V a velocidade, então V = d/t. Velocidade Diretriz ou Velocidade de Projeto - velocidade selecionada para fins de projeto, da qual se derivam os valores mínimos de determinadas características físicas diretamente vinculadas à operação e ao movimento dos veículos. Normalmente é a maior velocidade com que um trecho viário pode ser percorrido com segurança, quando o veículo estiver submetido apenas às limitações impostas pelas características geométricas. Velocidade de Fluxo Livre - velocidade média dos veículos de uma determinada via, quando apresenta volumes baixos de tráfego e não há imposição de restrições quanto às suas velocidades, nem por interação veicular nem por regulamentação do trânsito. Velocidade Instantânea - velocidade de um veículo em um instante determinado, correspondente aum trecho cujo comprimento tende para zero. 7 Instituto de Pesquisas Rodoviárias – IPR/DNIT. Glossário de Termos Técnicos Rodoviários. Publicação IPR 700. http://ipr.dnit.gov.br/normas-e-manuais/manuais/documentos/700_glossario_de_termos_tecnicos.pdf http://ipr.dnit.gov.br/normas-e-manuais/manuais/documentos/700_glossario_de_termos_tecnicos.pdf Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 17 Velocidade Média de Percurso - velocidade em um trecho de uma via, determinada pela razão do comprimento do trecho pelo tempo médio gasto em percorrê-lo, incluindo apenas os tempos em que os veículos estão em movimento. Velocidade Média no Tempo - média aritmética das velocidades pontuais de todos os veículos que passam por um determinado ponto ou seção da via, durante intervalos de tempo finitos, ainda que sejam muito pequenos. Velocidade Média de Viagem (Velocidade Média no Espaço) - velocidade em um trecho de uma via, determinada pela razão do comprimento do trecho pelo tempo médio gasto em percorrê-lo, incluindo os tempos em que, eventualmente, os veículos estejam parados. Velocidade de Operação - mais alta velocidade com que o veículo pode percorrer uma dada via atendendo às limitações impostas pelo tráfego, sob condições favoráveis de tempo. Não pode exceder a velocidade de projeto. Velocidade Percentual N% (VPN%) - velocidade abaixo da qual trafegam N% dos veículos. É comum utilizar VP85% como valor razoável para fins de determinação da “velocidade máxima permitida” a ser regulamentada pela sinalização. Velocidade Pontual - velocidade instantânea de um veículo quando passa por um determinado ponto ou seção da via. Volume Horário de Projeto (VHP) – Fluxo de veículos (número de veículos por hora) que deve ser atendido em condições adequadas de segurança e conforto pelo projeto da via em questão. Volume Médio Diário (VMD) - número médio de veículos que percorre uma seção ou trecho de uma rodovia, por dia, durante um certo período de tempo. Quando não se especifica o período considerado, pressupõe-se que se trata de um ano. Volume de Tráfego - número de veículos que passam por uma seção de uma via, ou de uma determinada faixa, durante uma unidade de tempo. O Código de Trânsito Brasileiro estabelece no seu art. 61 os seguintes limites de velocidade, para cada tipo de via, onde não existir sinalização regulamentadora (Tabela 2): Tabela 2 – Limites de Velocidade no CTB. ÁREA URBANA ÁREA RURAL Categoria Velocidade Máxima (km/h) Categoria Veículos Velocidade Máxima (km/h) Vias de Trânsito Rápido 80 Rodovia Automóveis, camionetas e motocicletas 110 Via Arterial 60 Ônibus e micro- ônibus 90 Via Coletora 40 Demais veículos 80 Via Local 30 Estrada Todos 60 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 18 1.7. Áreas de Atuação da Engenharia de Transportes A Figura 11 mostra a interface entre as subáreas da Engenharia de Transportes, destacando- se os estudos e projetos nos quais são requeridos conhecimentos específicos no campo de atuação do profissional de engenharia e áreas afins. Figura 11 - Áreas de atuação da engenharia de transportes. Note-se que a elaboração de um projeto sempre requer a realização de estudos prévios, sejam estes referentes às condições físicas ou mesmo operacionais, atuais e futuras, do sistema viário que se pretende implantar, alterar ou manter. Assim, pode-se fazer uma analogia à área de saúde para melhor identificar as etapas do processo de realização dos estudos, elaboração dos projetos, implantação e monitoramento. A Figura 12 ilustra esse processo. Figura 12 – Processo de planejamento na prática. Os capítulos a seguir destacam os diversos tipos de estudos de tráfego, necessários à elaboração dos projetos, a base conceitual teórica sobre o fluxo de tráfego e a aplicação destes conceitos na análise da capacidade e nível de serviço de rodovias, com base na metodologia do Highway Capacity Manual – HCM. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 19 2. ESTUDOS E PESQUISAS DE TRÁFEGO Este capítulo apresenta uma síntese dos diversos tipos de pesquisas de tráfego descritos no Manual de Estudos de Tráfego do DNIT (2006), complementados por outros conceitos, ilustrações para melhor compreensão. Os procedimentos normalmente utilizados na engenharia de tráfego para levantamentos de dados de campo são as pesquisas, que podem ser feitas mediante entrevistas ou por observação direta. Nas entrevistas, o processo consiste em obter a informação formulando perguntas orais ou escritas ao usuário, classificando suas respostas de acordo com certos padrões estabelecidos. Na observação direta, trata-se de registrar os fenômenos de trânsito tal como são, sem perturbá-los (DNIT, 2006). 2.1. Procedimentos Básicos A seguir são destacados os procedimentos básicos para a realização de estudos de tráfego. 2.1.1. Definição da área de influência A Área de Estudo de um projeto viário compreende o espaço geográfico ocupado pelas vias do projeto e as áreas que direta ou indiretamente o afetam. Praticamente não existem regras precisas para definição da área de estudo. De forma resumida, essa área está condicionada a três variáveis: Origem e destino dos veículos; Opções de rotas na rede existente; Interferência dos fluxos de longa distância. A área de estudo pode ser tratada a dois níveis distintos: Área de Influência Direta: é a área servida pelos trechos viários objeto do estudo e por trechos das vias de acesso de maior influência. Nessa área serão realizadas as pesquisas de tráfego necessárias, envolvendo contagens volumétricas, pesquisas de origem e destino, medições de velocidades, etc. Sua delimitação é feita por uma linha (cordão externo), que passará por pontos que se prestem à coleta de informações do padrão de viagens entre a área de influência direta e a área exterior ao cordão; poderá incluir trechos de ferrovias ou rodovias, rios, cumes de morros, etc. que delimitem de forma adequada a área. − Área de Influência Indireta: é a área fora do cordão externo com influência sensível na geração de viagens que utilizem trechos viários objeto do estudo. 2.1.2. Estabelecimento de Zonas de Tráfego A fim de facilitar a obtenção e posterior análise das informações a respeito do tráfego, a área de estudo deverá ser dividida em zonas. Cada zona deverá ser definida de modo que qualquer viagem com origem ou destino nessa zona possa ser considerada como partindo ou chegando a um ponto determinado da mesma (centróide). O centróide é a representação pontual da zona. É como se todos os dados pesquisados e analisados estivessem concentrados nesse ponto. Corresponde ao centro de gravidade das viagens geradas. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 20 A divisão da área de estudo em zonas visa atender às seguintes finalidades: Agrupar os dados de viagens com origem (destino) próximos, de modo a reduzir os números de origens e destinos a serem considerados, simplificando desta forma a distribuição do tráfego e a sua alocação nos trechos viários do sistema; Fornecer a base para a determinação das viagens atuais e futuras, necessária à estimativa dos fluxos de tráfego e ao cálculo de suas taxas de crescimento; Permitir o tratamento estatístico dos fatores de geração de tráfego em termos de regiões homogêneas. Os estudos econômicos e de tráfego que servirão para alimentar os modelos de projeção da demanda de transportes serão realizados com base nessas zonas. 2.1.3. Outras Informações Básicas Deve-se coletar dados sobre as características e padrão das viagens atuais na área de estudos, com vistas a conhecer os desejos de deslocamento. Procura-se então estabelecer relações entre os números de viagens realizadas e variáveis sócioeconômicas que possamexplicá-las, de modo a possibilitar a determinação dos desejos de deslocamentos no futuro. Para tanto, três tipos de informações são necessárias: Padrão de Viagens: Pesquisas de Origem e Destino associadas a Contagens de Volume permitem chegar a uma compreensão geral da atual estrutura de movimentos. Sistemas de Transportes: o levantamento dos sistemas de transportes é de fundamental importância para as fases de distribuição e alocação de tráfego. Deverá incluir dados tão completos quanto necessário relativos a localização e características físicas das vias, transportes públicos existentes, volumes de tráfego, capacidade do sistema, velocidades médias dos fluxos, tempos de percurso, etc. Dados Socioeconômicos: visa coletar dados relacionados com aspectos socioeconômicos (população rural e urbana; densidade demográfica; distribuição etária; população economicamente ativa; renda do setor primário (lavoura, produção animal e derivados, extração vegetal); renda do setor secundário (valor da transformação industrial – censo industrial); renda do setor terciário (renda do comércio atacadista e varejista); renda “per capita”; frota; consumo de energia elétrica; número de estabelecimentos por setor. 2.1.4. Preparação da Rede Básica de Transportes Trata-se da criação de um modelo representativo da rede básica do sistema viário e de transportes coletivos em estudo, estabelecido de modo a permitir a análise do comportamento do tráfego nos diversos trechos. 2.1.4.1.Tipos de Rede Do ponto de vista prático costuma-se adotar os seguintes tipos de rede: Áreas rurais: normalmente são utilizados dois tipos de rede: Rede viária: constituída pelas rodovias, ferrovias, linhas de transporte fluvial e marítimo, e linhas de transporte aéreo. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 21 Rede rodoviária: constituída pelo sistema de vias que compõem a malha rodoviária de interesse ao estudo (rodovias federais, estaduais, municipais, estradas vicinais, etc). Áreas urbanas: devido às grandes diferenças nas características de operação dos automóveis, os quais têm grande escolha de rotas, e dos transportes coletivos, que operam em rotas fixas, geralmente são utilizados dois tipos de rede: Rede viária urbana: constituída pelo sistema de vias oferecidas aos que se utilizam de automóveis particulares, táxis e caminhões e pelas vias de pedestres. Esta rede se caracteriza pelas rotas variáveis, onde a escolha do percurso obedece a diferentes fatores como distância, tempo ou custo. Rede de transportes coletivos: constituída pelas linhas de metrô, linhas ferroviárias, linhas de ônibus, linhas de transporte fluvial e marítimo, e linhas de transporte aéreo, que operam em rotas fixas. 2.1.4.2.Representação Gráfica Em uma rede é importante representar todos os elementos que a constituem, num detalhamento coerente com o estabelecido no zoneamento. A rede consiste de ligações (links), centróides e nós. Denomina-se ligação ou link a representação gráfica de trechos de ruas, rodovias, vias férreas, fluviais, marítimas e aéreas entre dois nós consecutivos. Denomina-se nó um ponto comum a duas ou mais ligações. Portanto, uma via qualquer será representada por uma seqüência de ligações e nós, sendo esses nós as interseções das vias. As ligações dos centróides com as vias representam os percursos feitos dentro da própria zona, até atingir a rede. Cada nó é caracterizado por um número, e cada ligação pelos seus nós extremos. A cada ligação podem ser atribuídos: velocidades de veículos, capacidade, comprimento, custos operacionais, etc. O comprimento pode ser obtido diretamente na planta ou por levantamentos de campo, enquanto que a velocidade e a capacidade exigem estudos específicos. As linhas são numeradas e esses números colocados na rede de maneira a possibilitar que sejam identificadas de seu início até o fim. No caso de rodovias, pode-se dividir os trechos homogêneos, conforme as suas características físicas e operacionais, com a respectiva identificação (Ex.: BR-153/GO). A Figura 13 apresenta-se um exemplo de rede viária. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 22 Figura 13 – Exemplo de rede viária (DNIT, 2006). 2.1.4.3.Dados Necessários para Simulação do Tráfego Para efeito de simulação do tráfego são necessárias informações que forneçam uma completa descrição das vias que irão compor a referida rede. Para cada trecho, são definidas características de desempenho, tais como distância, velocidades, custos operacionais, custos de tempo de viagem, etc, fatores esses obtidos em função do cadastro rodoviário do trecho e dos custos unitários de transporte estabelecidos para cada tipo de veículo considerado. Para cada via da rede básica deve-se obter uma descrição completa dos seguintes dados: Local: situação na área de estudo, ressaltando sua importância, categoria e principais interseções. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 23 Dimensões Físicas: caracterização de cada via: comprimento, largura, número de faixas de tráfego, tipo de via, controles de acesso, etc. Características do Tráfego: velocidade média de viagem nas horas de pico e fora dela, volumes de tráfego existentes, composição modal do tráfego, etc. Regulamentação do Tráfego: sinalização das vias, mãos de direção, possibilidades de estacionamento, conversões proibidas, etc. Para a rede de transportes coletivos é necessário além dos dados levantados para a rede viária, um inventário geral do sistema de transportes coletivos, a saber: Mapa das rotas; Intervalos médios entre veículos consecutivos de cada rota (“headway”); Comprimento e tempo médio de percurso de cada rota; Períodos de operação; Frotas de veículos; Custos de operação. De posse dos elementos descritos, pode-se determinar velocidades, tempos de viagem e capacidades, e testar a consistência da rede, para verificar se está representando realmente os sistemas viários e de transportes coletivos existentes. 2.1.4.4.Exemplo de Montagem de uma Rede de Transporte Este exemplo descreve a análise de tráfego realizada para avaliar o impacto da implantação de um empreendimento sobre o sistema viário. Embora seja o exemplo de uma área urbana, conceitualmente, as aplicações na montagem de uma rede composta por rodovias são as mesmas. Para análise dos dados levantados em campo, bem como para a realização das simulações, deve ser montada uma rede em um Sistema de Informações Geográficas (SIG). O exemplo a seguir foi desenvolvido na plataforma TransCAD, para a qual a montagem da rede compreendeu as seguintes atividades principais: Tratamento para correção topológica e compatibilização dos dados, com destaque para: Correção topológica de nós desconectados nos entroncamentos do sistema viário; Lançamento, na camada “sistema viário”, de atributos como sentido e largura de vias, para cálculo de fluxos e capacidades nos cenários de simulação; e Lançamento, na camada de “nós do sistema viário” (endpoints), de atributos de identificação de centróides de zonas de tráfego. A Figura 14 apresenta a base geográfica organizada, após o tratamento inicial dos dados coletados. A partir desta base, foram realizadas as análises e tratamentos específicos para a realização das simulações de tráfego, conforme descrito nos próximos tópicos. Inserção dos parâmetros específicos para as simulações de tráfego: Especificação dos centróides de cada zona de tráfego (ZT); Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 24 Criação de nós específicos para retornos, quando necessário; e Lançamento de restrições de conversão em todos os pontos necessários da rede, para que a rede simulada obedeça à realidade de geometria e operação do sistema viário real. Figura 14 – Base geográfica de simulação implementada (Via Urbana, 2015).A Figura 15 apresenta a localização dos pontos de pesquisa dentro do modelo de simulação. Isto com o objetivo de garantir que os dados modelados sejam aderentes aos dados observados em campo mediante o processo de calibração. A Figura 16 apresenta as informações de velocidades da malha viária no entorno do empreendimento. A Figura 17 ilustra as capacidades viárias da malha utilizada para as simulações. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 25 Figura 15 – Localização dos pontos de contagens no modelo de simulação (Via Urbana, 2015). Figura 16 – Velocidades da Malha viária (Via Urbana, 2015). Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 26 Figura 17 – Capacidades da Malha viária (Via Urbana, 2015). 2.1.4.5.Resultados das simulações para a situação atual e futura Na etapa seguinte, os modelos de simulação foram alimentados com os diferentes insumos, para os quais foram realizadas as simulações da malha viária no entorno do empreendimento para a situação atual. Estas simulações têm como resultados a distribuição do carregamento na malha viária para a situação atual, após os processos de ajustes para que os resultados sejam aderentes àqueles determinados na pesquisa. Outro tipo de resultado é o nível de serviço para as vias que conformam a malha viária, cujo resultado foi obtido mediante a análise da relação dos volumes simulados com as capacidades dos diferentes trechos da malha viária estudada no entorno do empreendimento. Os resultados da distribuição de carregamentos e nível de serviço para a situação atual são apresentados na Figura 18. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 27 Figura 18 – Carregamento da malha viária no entorno do empreendimento para a situação atual (Via Urbana, 2015). Após a realização da simulação para a situação base, foi rodado o modelo com a situação do cenário horizonte de projeto (situação futura), onde se tem em consideração o empreendimento implantado. Estas novas simulações têm como resultados a distribuição do carregamento na malha viária para a situação horizonte, considerando as viagens geradas pelo empreendimento. Do mesmo modo que foi realizado para o cenário base, foi determinado o nível de serviço para as vias que conformam a malha viária, obtido mediante a análise da relação dos volumes simulados com as capacidades dos diferentes trechos da malha viária estudada no entorno do empreendimento. Os resultados da distribuição de carregamentos e nível de serviço para a situação futura são apresentados na Figura 19. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 28 Figura 19 – Carregamento da malha viária no entorno do empreendimento para a situação futura (Via Urbana, 2015). 2.2. Pesquisas Volumétricas As Contagens Volumétricas visam determinar a quantidade, o sentido e a composição do fluxo de veículos que passam por um ou vários pontos selecionados do sistema viário, numa determinada unidade de tempo. Essas informações serão usadas na análise de capacidade, na avaliação das causas de congestionamento e de elevados índices de acidentes, no dimensionamento do pavimento, nos projetos de canalização do tráfego e outras melhorias. Existem dois locais básicos para realização das contagens: nos trechos entre interseções e nas interseções. As contagens entre interseções têm como objetivo identificar os fluxos de uma determinada via e as contagens em interseções levantar fluxos das vias que se interceptam e dos seus ramos de ligação. As contagens volumétricas para estudos em áreas rurais classificam-se em: Contagens Globais: São aquelas em que é registrado o número de veículos que circulam por um trecho de via, independentemente de seu sentido, grupando-os geralmente pelas suas diversas classes. São empregadas para o cálculo de volumes diários, preparação de mapas de fluxo e determinação de tendências do tráfego. Contagens Direcionais: São aquelas em que é registrado o número de veículos por sentido do fluxo e são empregadas para cálculos de capacidade, determinação de intervalos de sinais, justificação de controles de trânsito, estudos de acidentes, previsão de faixas adicionais em rampas ascendentes, etc. Contagens Classificatórias: Nessas contagens são registrados os volumes para os vários tipos ou classes de veículos. São empregadas para o dimensionamento estrutural e projeto geométrico de rodovias e interseções, cálculo de capacidade, cálculo de benefícios aos usuários e determinação dos fatores de correção para as contagens mecânicas. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 29 2.2.1. Métodos de Contagem A seguir são apresentados alguns métodos adotados nas pesquisas volumétricas. 2.2.1.1.Contagens Manuais São contagens feitas por pesquisadores, com auxílio de fichas e contadores manuais. São ideais para a classificação de veículos, análise de movimentos em interseções e contagens em rodovias com muitas faixas. Para contagens em vias urbanas é comum adotar um critério de grupamento de veículos com base em características semelhantes de operação (automóveis, ônibus e caminhões). Pode-se utilizar também contadores manuais eletrônicos que gravam em uma memória interna os resultados das contagens e que podem ser transferidos diretamente para computadores. Atualmente são mais comuns as contagens manuais realizadas com o auxílio de aplicativos em smartphones ou tablets. As principais vantagens desses contadores são: dispensar anotações periódicas de dados durante o levantamento; efetuar os cálculos necessários com uso de programação própria, reduzindo o número de erros, pela eliminação de transcrições manuais para posterior processamento. É fundamental a anotação de quaisquer fatores que dificultem ou possam falsear os resultados das contagens. Interrupções podem ser causadas por acidentes, obras, afundamento de pista, etc., e, se não forem devidamente anotadas, poderão fazer com que o fluxo medido seja inferior ao real em condições normais. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 30 Figura 20 – Ficha de contagem volumétrica manual (DNIT, 2006). Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 31 2.2.1.2.Contagens Automáticas São contagens feitas através de contadores automáticos de diversos tipos, em que os veículos são detectados através de tubos pneumáticos ou dispositivos magnéticos, sonoros, radar, células fotoelétricas, radiofrequência (RFID), etc. Atualmente são usados contadores registradores acoplados a computadores, que fornecem um registro permanente dos volumes e podem ser programados para outros objetivos específicos. Os contadores automáticos têm dois componentes básicos: uma unidade captadora para detectar a passagem dos veículos e uma unidade acumuladora de dados. Podem ser portáteis ou permanentes, dependendo de sua finalidade. Contadores automáticos portáteis: São utilizados normalmente para pesquisas de tempo limitado, de 24 horas, mas que podem se estender por algumas semanas. São úteis também em situações que, por razões de segurança, se deseja evitar a presença de observadores (em túneis, pontes, mau tempo, etc.). Os contadores portáteis mais comuns usam tubos pneumáticos que, estendidos transversalmente ao pavimento, registram a passagem de eixos sucessivos, possibilitando determinar as quantidades de eixos que passam em um período qualquer. Contadores automáticos permanentes: Os órgãos responsáveis pela administração dos sistemas viários muitas vezes instalam postos permanentes nos locais em que desejam efetuar contagens contínuas, de longa duração (por exemplo 24 horas por dia, durante todo o ano). Os dados levantados nesses postos são normalmente parte de um programa de estudo das características e tendências do tráfego de uma determinada área (município, estado,região, etc.). As unidades acumuladoras são as mesmas usadas em contadores portáteis. A captação entretanto, costuma ser feita por sensores de natureza mais estável. Entre os mais utilizados atualmente, pode-se citar os indutores em “loop”, que são instalados de forma permanente no pavimento. Outros tipos de unidades captadoras usam dispositivos magnéticos, sonoros, radar, microondas, luz infravermelha, células fotoelétricas, identificação óptica de caracteres (OCR), radiofrequência (RFID), etc. 2.2.1.3.Videomonitoramento O procedimento de filmagem com câmeras de vídeo pode também ser utilizado para determinar volumes de tráfego. Entretanto, muitas vezes se gasta mais tempo em sua instalação do que em levantar os dados manualmente. Entretanto, oferece algumas vantagens: Todos os movimentos direcionais que ocorrem simultaneamente, por maiores que sejam, podem ser levantados por um só observador; Maior confiança nos levantamentos, pois se podem comprovar os dados; Trabalha-se com mais conforto, ao abrigo do tempo; Pode-se obter outros dados de interesse. Este processo também pode ser automatizado, a partir do processamento digital de imagens. Já existem sistemas disponíveis no mercado que fazem a contagem volumétrica classificatória a partir de câmeras de vídeo. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 32 2.2.2. Contagens em Interseções A definição da solução a adotar para uma determinada interseção e o dimensionamento de seus ramos dependem necessariamente do volume e das características do tráfego que circulará no ano de projeto. As contagens em interseções são realizadas visando a obtenção de dados necessários à elaboração de seus diagramas de fluxos, projetos de canalização, identificação dos movimentos permitidos, cálculos de capacidade e análise de acidentes. A Figura 21 mostra um diagrama de fluxos em uma interseção. Figura 21 – Diagrama de fluxos em uma interseção (DNIT, 2006). 2.2.3. Contagens de Pedestres Em trechos selecionados, onde a influência dos pedestres pode contribuir para causar problemas de capacidade e segurança, seus movimentos devem ser registrados, visando uma análise posterior da necessidade da construção de passarelas ou, no caso de interseções sinalizadas por semáforos, uma fase especial para pedestres. A localização dos pontos críticos ou perigosos será estabelecida a partir de inspeção do trecho e de informações complementares de autoridades locais. Em geral, as contagens de pedestres deverão ser realizadas durante as horas de pico do tráfego de veículos. Mas, em casos especiais, como nas proximidades de uma escola, hospital ou Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 33 fábricas, as contagens deverão ser feitas em horas de maior movimento de pedestres, que podem não corresponder ao pico do tráfego de veículos. Onde existir uma passarela para pedestres que não esteja sendo aproveitada ao máximo, é importante tentar estabelecer durante as contagens as razões porque os pedestres preferem arriscar uma travessia em nível. De um modo geral deverá ser verificado porque certos locais, selecionados para maior segurança de travessia de pedestres, não são utilizados pelos mesmos. A contagem manual só será possível para baixos volumes de pedestres e em locais em que o deslocamento deles é definido e previsível. Nos casos de grandes concentrações e/ou de circulação muito esparsa, a programação de contagens manuais é praticamente impossível e o método utilizado passa a ser a filmagem ou a fotografia que, embora registrem todos os dados, requerem muito trabalho de tabulação. 2.3. Pesquisa origem/destino As Pesquisas de Origem e Destino têm como objetivo básico identificar as origens e destinos das viagens realizadas pelos diferentes tipos de veículos em um determinado sistema de vias. Possibilitam, ainda, conforme a amplitude do estudo que se tem em vista, a obtenção de informações de diversas outras características dessas viagens, tais como: tipo, valor e peso da carga transportada, números de passageiros, motivos das viagens, horários, freqüência, quilometragens percorridas por ano, etc. Essas informações são utilizadas no estudo do comportamento atual e futuro do tráfego, e permitem: Identificar desvios de tráfego provenientes de alterações do sistema viário; Determinar as cargas dos veículos transportadas nas rodovias; Estimar taxas de crescimento; Determinar custos operacionais, custos de manutenção e outras variáveis relativas à viabilidade de eventuais obras no sistema viário. 2.3.1. Métodos de Pesquisa São vários os métodos conhecidos e aplicados, e sua escolha depende dos objetivos do estudo, da precisão requerida e dos recursos disponíveis. Os métodos mais empregados são: Método de entrevistas a domicílio (pesquisa domiciliar): Esse método é utilizado no estudo de tráfego urbano, e é baseado na técnica de coleta de amostras em entrevistas a domicílio. São colhidas informações sobre os movimentos de tráfego, os meios de transporte utilizados e outras informações de interesse, dentro da área de pesquisa. Método de identificação de placas: Esse método é recomendado para áreas onde o volume de tráfego é muito elevado para ser paralisado para entrevistas e/ou onde o número de entradas e saídas da área for muito grande. É recomendado também para interseções de vários ramos, em que se torna difícil determinar as origens e destinos dos veículos. Método de tarjetas postais: Esse método deve ser utilizado nos locais em que o volume de tráfego tem uma intensidade tal que os veículos não possam ser detidos por muito tempo para entrevistas. As tarjetas são preparadas para serem preenchidas pelos usuários da via e Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 34 contêm um questionário com endereço para retorno. Elas podem ser distribuídas em um ponto selecionado da via, ou então serem enviadas pelo correio às residências ou locais de trabalho onde se encontrem registrados os proprietários de veículos. O referido método não oferece dados precisos porque o fator humano influi sensivelmente sobre ele, exigindo um certo grau de instrução por parte de quem preenche os formulários. Método de etiquetas nos veículos: Esse método consiste na utilização de uma etiqueta especial que é colocada no veículo no momento em que ele entra na área em estudo, sendo recolhida quando ele a abandona. O motorista deve conhecer a operação que se realiza, sendo informado que deve entregar a etiqueta quando abandona a zona. O método é muito vantajoso para estudar movimentos em áreas relativamente pequenas, onde o trânsito é muito denso e onde existe continuidade de movimento. Método de entrevistas na via: As entrevistas dos usuários feitas na própria via constituem um método direto para a obtenção de forma rápida e eficiente da origem e destino da viagem de cada motorista entrevistado. Este método é utilizado principalmente nos estudos de rodovias rurais, e tem sido frequentemente utilizado pelos diversos órgãos do setor de transportes no Governo Federal (DNIT, ANTT, EPL e Ministério dosTransportes). 2.4. Pesquisa de Velocidade Pontual O objetivo da Pesquisa de Velocidade Pontual é o de determinar a velocidade do veículo no instante que ele passa por um determinado ponto ou seção da via. Este tipo de velocidade é fundamental na engenharia de tráfego para a análise das condições de segurança na circulação, pois reflete o desejo dos motoristas, no sentido de imprimirem ao veículo as velocidades que julgam adequadas para as condições geométricas, ambientais e de tráfego existentes no local. O estudo das velocidades pontuais dos veículos num ponto ou seção da via leva à definição da “Velocidade Média no Tempo”, média aritmética simples das velocidades pontuais de cada veículo observadas, geralmente ligadas aos aspectos de segurança dotráfego, direta ou indiretamente. De maneira geral, os estudos das velocidades pontuais são utilizados para: Estudos de locais críticos ou de altos índices de acidentes, para comparar as velocidades “reais” com as “ideais” (em termos de segurança) e tentar relacioná-las com os acidentes; Determinação da velocidade de segurança nas aproximações de interseções e nas curvas; Determinação de elementos para o projeto geométrico de vias, como curvaturas, superelevação, etc; Estudos da efetividade de projetos de controle de tráfego ou da implantação de dispositivos de sinalização (estudos antes/depois); Determinação de locais de ocorrência de velocidade excessiva, para fins de implantação de fiscalização seletiva; Verificação de tendências nas velocidades de vários tipos de veículos através de levantamentos periódicos em locais selecionados; Dimensionamento dos dispositivos de sinalização (altura de letras, setas, etc.) e escolha do seu posicionamento; Cálculo do tempo de limpeza da área dos semáforos (amarelo); Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 35 Determinação das distâncias de visibilidade e das zonas de não ultrapassagem. 2.5. Pesquisa de Velocidade e Retardamento A Pesquisa de Velocidade e Retardamento, tem o objetivo de medir a velocidade e os retardamentos de uma corrente de tráfego ao longo de uma via, a fim de conhecer a facilidade/dificuldade da mesma para percorrê-la. Contrariamente à Velocidade Média no Tempo, objeto de determinação de velocidade pontual, nesta pesquisa a velocidade se refere à Velocidade Média no Espaço, igual à distância percorrida dividida pelo tempo médio gasto, incluindo os tempos parado. A medida desta velocidade é normalmente indireta, feita através do tempo de percurso (tempo em movimento) ao longo do trecho analisado e dos tempos perdidos, resultantes das paradas dos veículos, que fornecem os chamados retardamentos, colhidos por meio de amostras. Pode ser realizada tanto para o tráfego geral da via quanto para veículos específicos. O tratamento destes dados permite avaliar sob quais condições a massa veicular trafega ao longo da rota, quais são os locais problemáticos e que influência eles têm no trecho analisado. A localização e o peso destes locais permitem ao técnico estudar formas de melhorar o desempenho do tráfego, geralmente direcionadas no sentido de reduzir os retardamentos, diminuindo conseqüentemente os tempos de viagem e aumentando a velocidade média. De maneira geral, os estudos de velocidade/retardamento são utilizados para: Análise do desempenho de uma rota, da sua eficiência em atender o tráfego; Identificação de locais congestionados e seu relacionamento com características geométricas e de sinalização; Avaliação do impacto de alterações em uma rota, através dos estudos do tipo “antes- depois”; Análise global do sistema viário, com levantamentos periódicos de velocidade/retardamento nas principais rotas, e desenvolvimento de índices gerais, como velocidade média, tempo médio de percurso por quilômetro, atraso médio etc; Estudos de capacidade e nível de serviço das rotas, com o objetivo de estabelecer valores característicos do sistema analisado; Levantamento dos tempos de percurso nos limites do sistema, para uso nos modelos de distribuição e alocação de tráfego. 2.6. Pesquisa de Ocupação de Veículos O objetivo da Pesquisa de Ocupação de Veículos é o de conhecer o número de pessoas que são transportadas em média (condutor mais passageiros) pelos veículos analisados, que normalmente são automóveis, táxis ou ônibus (coletivos em geral). Os dados sobre ocupação são de grande importância para analisar possíveis reduções de grau de congestionamento, determinar custos de tempo de viagem para avaliações econômicas, avaliar a eficiência do transporte particular e coletivo, e outras situações. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 36 Convém ressaltar que, no campo específico dos transportes, os dados de ocupação são fundamentais no processo de modelagem de viagens e de sua alocação à rede viária existente. Uma vez definida pelo modelo a taxa de geração de viagens, é considerada a ocupação média para determinar a quantidade de veículos que circulará pelas vias. Exemplificando, se entre uma origem e um destino estão previstas 9.000 viagens de carros, e se a ocupação média destes veículos é de 1,5 (ocupantes/veículo), a quantidade de carros em circulação será de 9.000 ÷ 1,5 = 6.000. 2.7. Pesagens de Veículos As Pesagens têm por objetivo conhecer as cargas por eixo com as quais os veículos de carga solicitam a estrutura, para efeito de estatística, fiscalização, controle, avaliação e dimensionamento do pavimento. Os limites de pesos e dimensões dos veículos de carga e de passageiros são estabelecidos pelo CONTRAN. A pesagem estática é feita com o veículo parado sobre a balança, geralmente composta por células de carga, que fazem a pesagem de um eixo ou conjunto de eixos, ou ainda de toda a unidade (caminhão, reboque, cavalo-trator, etc.) por meio do “balanção”. A tendência é que gradativamente estes equipamentos sejam substituídos pelos sistemas dinâmicos, que permitem a pesagem em movimento. Atualmente são utilizados basicamente dois tipos de sistemas de pesagem dinâmica: De baixa velocidade (V < 10 km/h): células de carga; De alta velocidade (V > 60 km/h): sensores piezelétricos. 2.8. Determinação do Tráfego Atual Concluídas as pesquisas de tráfego, proceder-se-á ao tratamento conjunto dos dados obtidos com os levantados nos estudos preliminares. Normalmente as pesquisas de origem e destino são realizadas por uma equipe fixa, que entrevista, em diferentes dias, o mesmo número médio de veículos por hora, independentemente do volume de veículos da hora. Paralelamente são sempre feitas contagens classificatórias de 24 horas, nos dias em que são feitas as entrevistas. Uma vez que os volumes por hora variam durante o dia, os volumes diários variam com o dia da semana e os volumes semanais variam com o período do ano, é necessário que se considere a influência que têm as informações coletadas em cada hora, em função dos períodos em que foram levantadas e do volume nessa hora. Procede-se assim à expansão das entrevistas realizadas, da forma que é descrita a seguir. Os dados de contagens fornecerão, após as correções e ajustamentos necessários, os volumes médios diários atuais dos subtrechos homogêneos da rodovia em estudo. Após o cálculo dos coeficientes de expansão correspondentes a cada posto de entrevistas de origem e destino, serão preparadas matrizes de origem e destino para cada posto, por tipo de veículo. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 37 As matrizes passarão por um processo de compatibilização, onde serão eliminadas duplas contagens, sendo produzida uma matriz global de origem e destino por tipo de veículo. As etapas de expansão a montagem das matrizes origem/destino são as seguintes: Volume Médio Diário (VMD); Expansão horária; Expansão semanal; Expansão sazonal. Matrizes de Origem/Destino atuais; Matriz de O/D corrigida; Matriz de O/D atual; Representação gráfica da O/D; Análise dos resultados da O/D. Alocação do tráfego atual; Calibragem da rede atual. 2.9. Determinação do Tráfego Futuro A projeção dos volumes de tráfego é feita com dois objetivos: Fornecer elementos para o dimensionamento do projeto; Fornecer os elementos para a análise da viabilidade econômica do investimento. As rodovias devem ser projetadas para que proporcionem um nível de serviço aceitável durante sua vida útil, e para isso deve ser determinado com o maior grau de exatidão possível qual será o volume e a distribuição do tráfego para aquele período. Para fins de análise econômica é necessário que se faça distinção entre os vários
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